一種高密度NH3+SiH4弧放電等離子體發(fā)生裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高密度NH3+SiH4弧放電等離子體發(fā)生裝置，包括放電腔室、陽極、鈰鎢陰極、絕緣層、水冷銅板、拉瓦爾噴嘴、陰極本體，陰極本體通過絕緣層與放電腔室的頂部連接，鈰鎢陰極套裝于陰極本體中，在陰極本體上設有氬氣、氫氣的導入口和冷卻水的進口及出口，在放電腔室的底部設有絕緣層和水冷銅板，絕緣層-水冷銅板上下交錯疊加3—7次，其中最下面一層為水冷銅板，在陽極上設有氨氣氣源的導入口及通道，在拉瓦爾噴嘴上的出口附近設有導出氨氣氣源的霧化噴嘴。本實用新型高密度等離子體，能簡化減反射薄膜的制備工藝。
【專利說明】—種高密度NH3+SiH4弧放電等離子體發(fā)生裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種利用直流弧放電產生NH3 + SiH4高密度等離子體的裝置，屬于太陽能電池【技術領域】。

【背景技術】
[0002]目前等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)設備廣泛應用于晶體硅太陽能電池片制造過程中的減反射膜氮化硅(SixNy)薄膜的制備，是太陽能電池生產線上的關鍵設備之一。等離子體源是PECVD沉積設備中最關鍵、最核心的部件，它直接決定了薄膜的產能、自動化程度以及電池的有效使用面積。直流多級弧放電等離子體源因為可以在實現高速的沉積率(20nm/s)的同時保證薄膜的各方面性能而得到越來越廣泛的關注和使用。目前晶硅電池生產中使用的PECVD裝置是通過陰極處注入Ar而產生高密度等離子體，然后高密度Ar等離子體離化從陽極拉瓦爾噴嘴出口處噴出的NH3氣源形成Ar + NH3等離子體，最后從陽極噴出的八^順3等離子體離化從陽極正下方一定距離的中空圓環(huán)中噴出的SiH4氣源，最終形成Ar + NH3+ SiH4S相非平衡等離子體。在實際使用過程中，噴出SiH4氣源的圓環(huán)與陽極的距離對SiH4的離化有很大影響。隨著等離子體源工藝參數的改變，為了獲得高SiH4離化率的同時保證薄膜的良好性能，需不斷調整圓環(huán)和陽極之間的距離，這就使得減反射薄膜的制備工藝更加復雜。


【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足而提供一種高密度NH3+SiH4弧放電等離子體發(fā)生裝置，該裝置既能產生NH3+SiH4高密度等離子體，又能簡化減反射薄膜的制備工藝。
[0004]為達到上述目的，本實用新型采用的解決方案是:該等離子體發(fā)生裝置包括放電腔室、陽極、鈰鎢陰極、絕緣層、水冷銅板和拉瓦爾噴嘴，在放電腔室的底部設有絕緣層，在絕緣層下設有水冷銅板，絕緣層-水冷銅板上下交錯疊加3— 7次，每個水冷銅板上設有冷卻水的進口、出口及通道，陽極位于絕緣層-水冷銅板的疊加層下，其上設有拉瓦爾噴嘴，在放電腔室的上方設有一陰極本體，陰極本體絕緣層與放電腔室的頂部連接，鈰鎢陰極套裝于陰極本體中，其上端穿出陰極本體位于密封罩內，其下端位于放電腔室內，在陰極本體上設有逆變直流電源的接頭、氬氣、氫氣的導入口和冷卻水的進口及出口 ；所述絕緣層-水冷銅板疊加層的最下面一層為水冷銅板，在陽極上設有氨氣氣源的導入口及通道，在拉瓦爾噴嘴的出口附近設有導出氨氣氣源的霧化噴嘴；在陽極上設有冷卻水進水分配柱和冷卻水回水收集柱，冷卻水進水分配柱和冷卻水回水收集柱用于等離子體發(fā)生裝置各功能部位的進水冷卻與回流排放。
[0005]本實用新型是利用直流弧放電使氣體電離而產生等離子體，其基本原理是:氬氣和氫氣由陰極上部注入，沿陰極針桿進入等離子體源放電室，陰極通過場電效應發(fā)射電子，電子在電場加速下轟擊氬氣和氫氣混合體引起電離，形成氬氣和氫氣等離子體。氬氣和氫氣等離子體在放電腔室壓力作用下，進入陰陽極間的通道形成穩(wěn)定的非平衡等離子體，然后這個高密度等離子體離化由與陽極直接接觸的水冷銅板導入的氨氣氣源，接著等離子體繼續(xù)離化由拉瓦爾噴嘴出口處噴出的氨氣氣源，最終形成制備減反射薄膜氮化硅所需的等離子體。經實驗測試得出通道中等離子體密度可達1024/m3。與將氬氣和氫氣直接注入放電室的裝置相比，本實用新型可以防止因在放電室中存在壓力差的區(qū)域而導致的等離子體在通道中的不均勻。另外本實用新型由于氨氣通過拉瓦爾噴嘴出口處附近的霧化噴嘴噴出，因此能使反應氣體氨氣充分電離，從而提高鍍膜的均勻性和沉積效率，同時也可簡化減反射薄膜的制備工藝。本實用新型特別適合進行快速PECVD薄膜沉積使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本實用新型的剖視圖。
[0007]圖2為本實用新型的主視圖。
[0008]圖中:I—密封罩，2—鈰鎢陰極，3—陰極本體，4一冷卻水進口，5—電源接頭，6—鎖緊螺母，7—放電腔室，8—冷卻水進口，9一氨氣氣源的導入口，10—気氣、氫氣的導入口，11 一冷卻水出口，12—水冷銅板，13—絕緣層，14 一固定夾，15—冷卻水出口，16 —陽極，17—拉瓦爾噴嘴，18—霧化噴嘴，19一壓緊套，20—螺桿，21—螺桿，22—冷卻水進水分配柱，23—冷卻水回水收集柱，24—通道。

【具體實施方式】
[0009]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0010]如附圖所示，本實用新型主要由密封罩1、鈰鎢陰極2、陰極本體3、、放電腔室7、水冷銅板12、絕緣層13、陽極16、拉瓦爾噴嘴17和霧化噴嘴18組成，陰極本體3通過絕緣層13設于放電腔室7的頂部，鈰鎢陰極2套裝于陰極本體3中，其上端穿出陰極本體3位于密封罩I內，其下端穿位于放電腔室7內，在陰極本體3上設有逆變直流電源的接頭5、氬氣、氫氣的導入口 10和冷卻水的進口 4及出口 11 ;放電腔室7由石英玻璃材料制成，在它的底部安裝有絕緣層13，在絕緣層，13下安裝水冷銅板12，絕緣層-水冷銅板上下交錯疊加3次，其中最下面一層為水冷銅板12，每個水冷銅板12上均設有冷卻水進口 8和出口 15。陽極16連接在最下面一層水冷銅板12下，陽極16接地，其上設有拉瓦爾噴嘴17和氨氣氣源的導入口 9及通道，在拉瓦爾噴嘴17的出口附近設有霧化噴嘴18，霧化噴嘴18將氨氣氣源導入至拉瓦爾噴嘴17內，從陽極噴出的仏+Ar + NH3等離子體充分離化硅烷氣體。
【權利要求】
1.一種高密度NH3+SiH4弧放電等離子體發(fā)生裝置，包括放電腔室(7)、陽極(16)、鈰鎢陰極(2)、絕緣層(13)、水冷銅板(12)和拉瓦爾噴嘴(17)，在放電腔室(7)的底部設有絕緣層(13)，在絕緣層(13)下設有水冷銅板(12)，絕緣層-水冷銅板上下交錯疊加3— 7次，每個水冷銅板(12)上設有冷卻水的進口(8)、出口(15)及通道(24)，陽極(16)位于絕緣層-水冷銅板的疊加層下，其上設有拉瓦爾噴嘴(17)，a.在放電腔室(7)的上方設有一陰極本體(3)，陰極本體(3)通過絕緣層(13)與放電腔室(7)的頂部連接，鈰鎢陰極(2)套裝于陰極本體(3)中，其上端穿出陰極本體(3)位于密封罩(I)內，其下端位于放電腔室(7)內，在陰極本體(3)上設有逆變直流電源的接頭(5)、氬氣、氫氣的導入口(10)和冷卻水的進口(4)及出口(11);其特征在于: b.陽極(16)通過螺桿(21)與石英腔室相連接，陰極本體(3 )通過螺桿(20 )與石英腔室相連接； c.在陽極(16)上設有氨氣氣源的導入口( 9 )及通道，在拉瓦爾噴嘴(17 )上的出口附近設有導出氨氣氣源的霧化噴嘴(18)； d.在陽極(16)上設有冷卻水進水分配柱(22)和冷卻水回水收集柱(23)，冷卻水進水分配柱(22)和冷卻水回水收集柱(23)用于等離子體發(fā)生裝置各功能部位的進水冷卻與回流排放。
【文檔編號】H05H1/32GK204145870SQ201420180659
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權日:2014年4月15日
【發(fā)明者】芶富均 申請人:芶富均